大气甲烷光腔衰荡光谱观测系统

大气甲烷光腔衰荡光谱观测系统

国家标准 GB/T33672一2017 大气甲炕光腔衰荡光谱观测系统 CavityRing-DownSpetroscopysystemformeasurememtofatmspheriemethane 2017-05-12发布 2017-12-01实施 中华人民共利国国家质量监督检验检疙总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/33672一2017 大气甲完光腔衰荡光谱观测系统 范围 本标准规定了观测大气甲炕浓度的光腔衰荡光谱观测系统的工作原理、构成和功能、技术指标要求 和安装环境要求 本标准适用于大气甲婉的光腔衰荡光谱观测,也适用于观测系统的设计、加工等 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 2.1 光腔衰荡光谱法CavityRing-DownSpectroscopymmethod;CRDS -束单波长激光进人光腔后,光束在腔镜之间来回反射 当切断光源后,其能量将随时间而衰诚 衰减的速度与光腔自身的损耗(包括透射、散射)和腔内介质的吸收有关 根据光能量衰减的速度定量 被测组分的含量的方法 2.2 标气standardgas 以干洁空气为底气、目标物质浓度已知的混合气体 注，改写自Qx/T125一2011,定义10.2. 2.3 工作标气workingstandardgas 用于对样品中目标物质浓度进行定量测量的标气 注改写自Qx/T125一20l1,定义10.8. 2.4 standard 目标标气target gaS 用于检查和评估测量系统运行状况而被当作样品进行定期和重复测量的标气 注:改写自QX/T125一201l,定义10.9 2.5 样气samplegas 由测量系统进行测量的气体 工作原理 样品采集及处理单元将空气由采样管线抽人,经温度平衡、压力控制、干燥等处理后,由空气/标气 选择单元选择样气或标气进人光腔衰荡主机单元测量,相关数据保存在数据采集及处理单元内 根据 系统对空气/标气的不同响应,可以定量样品中目标物质浓度 目标物质含量根据式(1)确定 RT = =平=N"a T(U Teoop RT
GB/T33672一2017 式中 -甲烧含量,单位为摩尔每摩尔(mol/mol); D 被测分子密度,与含量成正比单位为每立方米(m-); D -气体分子总密度,单位为每立方米(m); N -阿伏伽德罗常数,6.0221367×10”mol" P 光腔池中的压力,单位为帕(Pa) 光腔池体积,单位为立方米(m); 气体常数,8.314510Pa”m`/(molK) T 光池中的温度,单位为开(K). 光速,单位为米每秒(m/s); -分子在激光频率的吸收横截面,单位为平方米(m'); o(U r(w -有吸收介质(甲烧)的衰荡时间,单位为秒(s); 无吸收介质时的衰荡时间,单位为秒(s) Temy 系统 4.1系统构成 主要包括样品采集及处理单元、空气/标气选择单元,光腔衰荡主机单元、标气单元以及数据采集及 处理单元,典型系统结构参见附录A所示,各单元主要构成如下 样品采集及处理单元;包括进气过滤器、采样管线、采样泵、压力控制器、温度平衡设备、样气除 湿设备等; 空气/标气选择单元:包括流量控制器、空气/标气选择模块(电磁阀、多口样品选择阀等): 光腔衰荡主机单元;包括光腔,激光发生器、信号接收处理模块、温度压力控制模块等; -标气单元:包括工作标气、目标标气、标气减压阀等 数据采集及处理单元:包括具有控制及数据记录功能的终端如计算机、数据采集器等 4.2单元功能 单元功能如下 样品采集及处理单元:采集环境大气样品,并进行温度平衡、压力控制和样品除水等; -空气/标气选择单元:用于设定和控制标气或空气样品进人主机测量; -光腔衰荡主机单元:对气体甲炕浓度进行测量 标气单元;提供接近环境浓度的标气,作为参比因子定量样品浓度或者检验系统准确度 数据采集处理单元:采集系统输出信号及仪器参数等相关信息,并存贮和转换运算等 技术指标要求 S 5.1总体技术指标 测定大气甲烧浓度范围为(12004000)×10-摩尔分数),5min平均甲烧测量精度应优于 土2×10-(摩尔分数,系统所有管线及连接头应对甲烧无吸附或者污染 5.2各单元技术要求 5.2.1样品采集及处理单元 5.2.1.1样气从室外进样口至光腔衰荡主机单元的驻留时间应不超过5min.
GB/33672一2017 5.2.1.2进气过滤器应能去除粒径大于7m颗粒物,宜使用不锈钢或聚四氟乙烯过滤膜 5.2.1.3样气在进人空气/标气选择单元之前应经过温度平衡、压力控制 进人光腔衰荡主机单元的空 气/标气温度应大致相同,压力接近于环境压力 除湿装置对甲炕无明显吸附或污染,宜采用不锈钢或 者硬质玻璃材质,除水后样气内含水率低于5×10-"(体积分数),推荐经过低于一50C环境除水 5.2.1.4采样泵应为无油泵,内部材质宜为聚四氟乙烯材质 5.2.2空气/标气选择单元 5.2.2.1在不同管路之间切换时密封性要好,不漏气且无交叉污染,并可编程控制 5.2.2.2样气进气流量不大于300mlmin 5.2.3光腔衰荡主机单元 5.2.3.15min平均甲烧测量精度应优于土2×10-摩尔分数) 5.2.3.224h漂移甲婉应小于2×10-"(摩尔分数 5.2.4标气单元 5.2.4.1应使用1瓶或以上工作标气,浓度接近或者跨度基本涵盖观测地点大气甲婉浓度变化范围 5.2.4.2应使用1瓶或以上目标标气,浓度接近观测地点大气甲炕浓度 5.2.4.3标气内甲院定值不确定度应优于千分之 当标气(或目标标气)压力低于2MPa时,该标气(或目标标气)应停止使用并重新标定 5.2.4.4 5.2.5数据采集单元 信号采集设备应保存仪器输出的各项参数信息,包括日期、时间、甲烧响应信号,空气/标气标识样 气含水率、光腔温压等 信号采集设备采集频率应不低于仪器信号输出频率 安装环境要求 6.1进样口要求 应位于地面植被冠层顶部以上至少10m,较少受人为活动直接影响,且有一定的防尘、防水、防虫 措施 6.2站点周围环境要求 周边50m范围或更大距离范围内相对开阔,气流畅通 6.3实验室温度要求 为避免环境温度波动对观测的影响,光腔衰荡光谱主机单元安装环境温度应保持相对稳定,宜保持 在25C士3C
GB/T33672一2017 附 录 A 资料性附录) 典型系统结构 典型系统结构见图A.1 光腔衰荡 样品采集及处理单元 标气单元 空气/标气 选择单元 主机巾元 工作标气 压力表 进气口 目标标气 压力控制器 温度平 衡备 CRDS主机 压力控制器 流量控制器 进气过滤需 采样泵 除湿设备 样品选择模块 终端 数据采集 流量计 及处理单元 典型系统结构图 图A.1
GB/33672一2017 参 考文献 [1]GB/T5832.3一2011气体中微量水分的测定第3部分;光腔衰荡光谐法 [2]Qx/T125一20I1温室气体本底观测术语 [3]气象局.大气成分观测业务规范(试行).北京;气象出版社,2012 [4]气象局综合观测司.大气成分观测业务技术手册(第一分册:温室气体及相关微量成分. 北京:气象出版社,2014 [5]GAwReportNo.213. 17thwNMo1AEA Metng" onCarbonDioxide，OtherGreenhouse GasesandRelatedTracersMeasurement Tedhniques GGMT-2013)，2014

大气甲烷光腔衰荡光谱观测系统GB/T33672-2017

什么是大气甲烷？

大气甲烷是一种温室气体，对全球气候变化产生了重要影响。据统计，全球甲烷的排放量约为3.5亿吨/年，其中70%来自人类活动。人类活动中的甲烷主要来自农业、废弃物处理和能源生产等方面的活动。

光腔衰荡光谱观测系统

光腔衰荡光谱观测系统是一种高精度的大气甲烷监测仪器。它利用光腔衰荡技术对大气中的甲烷进行超高灵敏度、高分辨率、高精度的监测和定量分析，可以实现ppbv级别的监测。

GB/T33672-2017

GB/T33672-2017是中国国家标准化管理委员会发布的大气甲烷光腔衰荡光谱观测系统标准。该标准规定了大气甲烷光腔衰荡光谱观测系统的技术要求、试验方法、检验规则以及包装、运输和贮存等方面的要求。

技术要求

GB/T33672-2017标准对大气甲烷光腔衰荡光谱观测系统的技术要求做出了明确规定。主要包括以下方面：

• 具有超高灵敏度和高分辨率，能够实现ppbv级别的监测；
• 能够进行长时间稳定的连续监测；
• 具有自动化控制、数据采集、处理和输出等功能；
• 具有高可靠性和稳定性，能够适应各种环境条件下的使用。

试验方法

GB/T33672-2017标准对大气甲烷光腔衰荡光谱观测系统的试验方法也做出了明确规定。主要包括以下方面：

• 系统灵敏度测试；
• 分辨率测试；
• 系统稳定性测试；
• 系统线性测试；
• 系统误差测试。

检验规则

GB/T33672-2017标准对大气甲烷光腔衰荡光谱观测系统的检验规则也做出了明确规定。主要包括以下方面：

• 产品外观检验；
• 产品性能检验；
• 加速寿命试验；
• 环境适应性试验。

运输与贮存

GB/T33672-2017标准还对大气甲烷光腔衰荡光谱观测系统的运输和贮存做出了详细规定，以确保产品在运输和贮存过程中不受损坏、不受污染。

结论

GB/T33672-2017是一项重要的标准，规范了大气甲烷光腔衰荡光谱观测系统的技术要求、试验方法、检验规则以及包装、运输和贮存等方面的要求。这种高精度的监测仪器将有助于更好地监测大气中甲烷的变化，为全球气候变化研究提供更加准确的数据支持。

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